大跨隧道预应力锚索承载力提升技术研究——以京张高铁八达岭长城站为例

为解决大跨度隧道常规预应力锚索承载力不足的难题，采用理论分析和现场试验对提升预应力锚索抗拔承载力的方法进行研究，提出增加锚固节和高压注浆2种提升预应力锚索抗拔承载力的方法和配套施工工艺。研究结果表明： 影响预应力锚索抗拔承载力的主要因素为锚固段注浆体与筋体抗拔承载力及注浆体与地层间的抗拔承载力，通过增加锚固节和高压注浆工艺，可显著提升预应力锚索抗拔承载力，缩减工期，降低成本，确保锚索张拉力达到设计要求，具有较高的技术经济效益。     

桥梁预应力孔道注浆质量检测试验研究

从影响预应力孔道注浆质量检测的龄期因素人手,对2片试验梁孔道进行连续检测,分析检测计算结果,提出影响因素龄期(强度)修正系数.对标准梁进行检测修正,经过修正的结果与最终多次检测结果相吻合.该方法排除了检测过程中梁体龄期(强度)、注浆浆体龄期(强度)对注浆饱满度检测的影响,扩大了注浆质量检测仪的使用范围.应用后可以对孔道注浆质量进行大规模检查,有效地预防孔道病害发生.     

压力型预应力锚索受力特性数值分析

当前大吨位锚固工程广泛采用压力型预应力锚索,其优良的受力特性可保证工程稳定性,但压力型预应力锚索受众多因素影响,设计计算理论尚不完善。根据山西吉河高速公路某边坡锚索框架梁支护工程,通过现场拉拔试验得出压力型锚索锚固体应力分布及破坏形式,由此推算出围岩与锚固体接触面力学参数,并在此基础上采用有限差分软件建立了压力型预应力锚索三维数值计算模型,分析了围岩和锚固体模量、孔径以及接触面刚度等主要因素对压力型预应力锚索受力特性的影响。结果表明:压力型锚索中锚固体混凝土的抗压强度可以得到充分发挥;锚固体与围岩接触面上的剪应力呈抛物线型分布,峰值位于距离承载板约40 cm处;随着锚固体和围岩刚度、锚孔直径及接触面剪切刚度的增大,接触面相对位移将得到控制;由钢绞线松弛造成的锚索预应力损失值会随之降低,支护效果得到有效提升。     

缺陷长度对孔道注浆饱满度检测值的影响

为更准确地应用穿透法对预应力孔道注浆质量进行检测,对试验梁缺陷情况进行9d连续跟踪检测,分析了缺陷长度对注浆体弹性波波速的影响,提出了缺陷长度-注浆饱满度关系的修正值,建立了缺陷长度与饱满度值的对应关系,为孔道注浆质量评价等级界限的建立及评价界限的可靠性分析提供参考。     

小孔径预应力锚索合理支护参数研究

为探讨软岩隧道小孔径预应力锚索合理支护参数，以甘肃渭源至武都高速公路木寨岭隧道为依托，在对不同围岩条件进行分类的基础上，通过现场试验研究了小孔径预应力锚索的变形控制效果，并结合现场试验与数值模拟分析结果，建议了不同围岩条件下小孔径预应力锚索的合理支护参数。结果表明：木寨岭隧道围岩可分为以炭质千枚岩为主、以炭质千枚岩和砂质板岩互层为主和以砂质板岩为主3种情况；围岩以炭质千枚岩为主时，隧道变形最大；以炭质千枚岩与砂质板岩互层为主时，隧道变形次之；以砂质板岩为主时，隧道变形最小；现有预应力锚索支护方案适用于以炭质千枚岩和砂质板岩互层为主的围岩，支护参数可维持不变；围岩以炭质千枚岩为主时，锚索锚固效果往往难以达到设计要求，建议采用5 m+12 m长短锚索组合，环向间距取0.8 m,排距取0.6 m,预紧力不宜超过200 kN;围岩以砂质板岩为主时，现有支护方案偏于保守，建议锚索长度全部采用5 m,环向间距取1.2～1.6 m,排距取0.8 m,预紧力可施加至300 kN以上。成果可为类似地层隧道小孔径预应力锚索支护参数选取提供参考。     

压力型锚索锚固段剪应力数学解

针对压力型锚索，考虑钻孔注浆的挤压效应和锚索锚固段与岩土体接触面的黏聚力对锚固段的剪应力和轴力的影响，引入强度折减系数，对接触面黏聚力和摩擦角进行强度折减；通过理论分析及数学推导，得到压力型锚索锚固段的剪应力和轴力分布的数学表达式，并与学者尤春安提出的公式进行对比分析。结果表明:引入强度折减系数以后，所得到的剪应力值较大，轴力值较小，预应力损失值增快。因此，在实际设计中要合理地考虑锚固段的长度，使剪应力、轴力的存在长度能够完全在锚固段以内。     

公路采空区注浆质量工后检测技术研究进展

注浆质量工后检测是合理评价公路采空区处治效果及场地稳定性的关键技术，对穿越采空区公路建设具有重要的现实意义。结合大量工程实践、公路行业标准和其他采空区标准中对采空区注浆质量工后检测的要求以及大量学者的研究成果，对目前公路采空区注浆质量工后检测过程中面临的具体问题进行了总结、探讨，并提出了优化解决方案。结果表明：在结石体强度测试中，应对点荷载试验和无侧限抗压强度试验结果之间的换算系数进行修正；在压浆检测中，压浆管长度以穿过松散覆盖层进入稳定基岩为准，且压浆试验所用浆液采用处治施工原配比；建议将充填率检测作为公路采空区基本检测项目，且至少采用钻探、孔内电视和压浆检测3种方法中的两种对充填率进行综合评判；建议公路采空区注浆质量工后检测时间为注浆结束后3个月。     

溧高高速公路后张法预制箱梁孔道压浆施工技术研究

溧阳至高淳高速公路箱梁预制施工时,按公路桥涵施工技术规范的要求及江苏省高速公路后张法预应力孔道智能压浆指导意见提供的压浆方法进行施工操作,压浆完成后,采用自主研发的预应力孔道压浆空洞定量检测仪进行空洞检测,发现部分管道有空洞存在。经分析,认为,空洞的产生是由于水灰比控制不当;在对孔道进行冲洗后,管道内留有积水;按指导意见施工时,将泌水通道封闭,无法将泌水排出;稳压后,骤然拔管,使浆液溢出;二次补浆后的浆液体积收缩。针对这些原因,采取一系列改进措施,将冲洗工序放在预应力钢绞线穿束之前;保留泌水通道;改多管道循环压浆为单管道循环压浆;水灰比在0. 28以内时,可采用无压灌浆;稳压过程由原来的时间控制改为由目测泌水通道的泌水情况控制;改骤然拔管为缓慢减压等方式,经过改进的工艺对孔道压浆质量有显著提高,从根本上解决了孔道压浆不密实的质量通病。     

路基沉陷区注浆处治效果的数值模拟分析

为了研究分析影响注浆抬升地表的因素和这些因素的作用规律,建立数值模拟模型对地表抬升位移进行研究。研究结果表明:地表抬升高度均随着注浆半径、注浆压力的增大而增大;浆泡间距1.50 m,注浆压力1.0 MPa时,注浆半径最适合值为0.05 m;浆泡间距1.50 m,注浆半径为0.05 m时,注浆压力的最适合值为1.0 MPa;对齐排列和梅花形排列时土体抬升高度没有太大区别,然而后者对土体的抬升效果更佳,在条件允许的情况下,注浆时尽量采用梅花形的浆泡布置方式。     

预应力锚索注浆工程参数试验研究

讨论了预应力锚索锚固工程中预应力损失受注浆材料影响的问题,指出注浆材料参数对工程状态有显著影响。通过室内浆材配比试验,选出最佳的水灰比和浆材配方,并结合锚固技术特点,对预应力锚索注浆材料工程参数进行了优化。     

北京地铁新宫站复合支护结构参数优化分析

以北京地铁19号线新宫站基坑工程复合支护结构为例，运用MIDAS/GTS软件实现对基坑施工过程的模拟，分析支护参数对支护结构受力和变形的影响。结果表明:①随桩径增大，桩体水平位移逐渐减小，各层锚索轴力最大值逐渐减小。②随桩间距增大，桩体水平位移逐渐增大，各层锚索轴力最大值逐渐增大。③随锚索倾角增大，桩体水平位移逐渐增大，各层锚索轴力变化呈现出先增大后减小趋势；在倾角为15°时，锚索受力最大。④锚索锚固段长度越大，桩体水平位移越小，各层锚索轴力最大值均增大。     

注浆钢花管技术处治山区公路滑坡施工工艺研究

边坡工程病害是公路建设中的难题之一，目前的处治技术不少，其经济性和处治效果相差很大。在对注浆钢花管技术了解的基础上，结合某山区高速公路边坡工程病害的特点，对注浆钢花管、钢锚管框架、钢花管和抗滑桩组合以及注浆钢管锚索等加固技术在边坡滑坡处治中的施工工艺进行了研究，研究成果可供公路工程科研、设计和施工技术人员参考。     

富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆技术

以郑州航空港冀州路基坑支护工程为依托，提出一种富水砂层预应力锚索施工防塌孔辅助注浆方法，采取后退式分段注浆工艺，向砂层中的锚孔影响区注射化学浆液，利用浆液的渗透胶结作用，提升砂层的抗渗性能和稳定性。采用该技术有效解决了富水砂层锚孔施工涌水涌砂问题，提升了锚索施工质量，具有施工快捷、安全环保、成本低等特点。     

锚索自由段长度对锚索桩内力的影响

在横向变形约束弹性地基梁法分析锚索桩内力的基础上,详细阐述了锚索自由段长度对锚索拉力与桩身内力的影响,说明了锚索自由段长度是影响锚索桩内力的一个较为重要的因素。通过工程实例分析,指出在同一加固工程中,若锚索自由段长度减小,则锚索拉力增大,桩身内力(剪力、弯矩)减小,对于桩体发挥其承载能力有利,提出可以通过适当注浆来减小锚索自由段的有效计算长度,以改善锚索桩的受力状况。     

多支点预应力锚索桩结构计算与测试分析

根据悬臂梁挠曲变形理论、横向变形约束弹性地基梁理论及桩索变形协调原理，提出了考虑各锚索支点施工工况影响系数进行土质地层多支点预应力锚索桩的设计方法；结合工程实施，对桩背与板后土压力、锚索拉力、桩身位移等进行了现场测试和分析研究；验证了桩背土压力受锚索约束影响呈梯形分布、板后土压力为三角形分布的应力图形；证明了考虑工况影响系数进行多支点预应力锚索桩设计的合理性和可行性。     

灌浆锚管钉补强加固软土地基的研究与应用

针对特大型超重车辆临时通过的桥墩软土地基加固问题,以圆形浅基础地基极限承载力平衡理论为计算依据,以锚管钉静压注浆法在湖北荆门鸦雀铺-蒋家集公路跨线桥软土地基加固工程应用取得的良好效果为例证,揭示用锚管钉静压注浆法在加固软土地基中具有其它方法所不具有的优势。研究成果对软土地基的加固问题,具有一定的指导意义。     

无损检测技术在边坡锚固工程质量验收中的应用

锚索加固技术广泛应用于岩土加固工程的各个领域,锚索的长度及灌浆饱满度是否达到设计要求是其评价锚固效果好坏的重要指标.目前,声频应力波无损检测技术是主要的锚固质量无损检测手段.结合汕昆高速公路贵州境内板坝至江底段边坡锚固工程质量检测试验,阐述应力波在锚索锚固工程质量检测中的应用原理,为无损检测技术应用于边坡锚索锚固质量检测提供经验和参考.     

富水砂层合理注浆终压室内试验

在富水砂层注浆加固工程中,浆脉对砂层的挤密作用对加固后的工作面稳定性和稳定时长具有控制性作用,注浆终压是形成挤密作用的关键参数,合理的注浆终压能够使注浆效果达到最佳,同时减少注浆量和地表抬升变形。选取青岛地区含黏性土砂层作为典型地层,采用一维排水固结压缩模拟浆脉挤密砂层过程,设计了一套测定渗透系数和稳定时长的试验装置,研究了渗透系数和稳定时长随固结压力的变化规律;并基于普氏自然平衡拱理论,验证了不同固结压力条件下砂层的稳定性。研究结果表明：当固结压力超过800 kPa时,固结压力的增加对砂层渗透系数及稳定时长的影响变得不显著;对于青岛地区标准单洞地铁隧道断面,当固结压力超过700 kPa时,可保证被挤密砂层的抗剪强度满足开挖自稳要求,因此,综合确定800 kPa为青岛地区该类富水砂层的合理注浆终压。研究成果应用于青岛地铁13号线灵-黄区间暗挖隧道富水砂层加固治理工程中,验证了理论成果的正确性,对浅埋暗挖隧道富水砂层灾害控制理论研究和工程实践具有一定指导意义。